Im Rahmen des Projektes COATEMO II sollen funktionalisierte Multilayer-Graphene als hochleitfähiges Additiv und als Matrix für mikro- oder nanoskaliges Silizium (Si) als Speichermaterial für Lithium-Ionen Batterien (LIB) erforscht und zusammen mit Silizium in einem Sprühtrocknungsverfahren zu einem hochenergetischen Kompositmaterial für Anoden verarbeitet werden. Dessen Verfügbarkeit und Verarbeitbarkeit zu Anoden werden im Labor- und Technikumsmaßstab demonstriert. Die Partner bringen ihr Know-How in Kohlenstoff- und Silizium-Aktivmaterialien sowie in der Batterie-Prozesstechnologie ein. Die Prozesse sollen so gestaltet werden, dass später das Anodenmaterial zum Einsatz in Lithium-Batterien wirtschaftlich sinnvoll produzierbar ist. Im Teilvorhaben der FC sollen Nano-Kohlenstoff-basierte Dispersionen mit Additiven und mit Aktivmaterial-basierten Co-Dispersionen entwickelt werden, die im Bereich der Herstellung von Li-Ionen-Batterie-Anoden Verwendung finden. FutureCarbon wird Dispersionen, die vor allem als Additiv im Verbund mit den zu entwickelten Aktiv-Materialien eingesetzt und darauf optimiert werden, entwickeln und produzieren. Da Silizium eine relativ große Volumenänderung beim Be- und Entladen mit Lithium-Ionen hat soll diese durch den Einsatz von Kohlenstoff-Nanotubes und Graphene reduziert werden. Das erhöht die Lebensdauer der Anode und damit auch der Li-Ionen-Batterie. Die Herstellung der pastösen Dispersionen bzw. Zubereitungen soll im Laufe des Projektes mittels eines neuen Verfahrens vorgenommen und evaluiert werden.
Objective: The concept of the project is based on the development of innovative nanostructured UV-Visible photocatalysts for water treatment and detoxification by using doped TiO2 nanomaterials with visible light response. The project aims at an efficient and viable water detoxification technology exploiting solar energy and recent advances in nano-engineered titania photocatalysts and nanofiltration membranes for the destruction of extremely hazardous compounds in water. To this aim, the UV-vis responding titania nanostructured photocatalysts will be stabilized on nanotubular membranes of controlled pore size and retention efficiency as well as on carbon nanotubes exploiting their high surface area and unique electron transport properties to achieve photocatalytically active nanofiltration membranes. This will be the crucial component for the fabrication of innovative continuous flow photocatalytic-disinfection-membrane reactors for the implementation of a sustainable and cost effective water treatment technology based on nanoengineered materials. Comparative evaluation of the UV-visible and solar light efficiency of the modified titania photocatalysts for water detoxification will be performed on specific target pollutants focused mainly on cyanobacterial toxin MC-LR and endocrine disrupting compounds (EDC) in water supplies as well as classical water pollutants such us phenols, pesticides and azo-dyes. Particular efforts will be devoted on the analysis and quantification of degradation products. The final goal is the scale up of the photocatalytic reactor technology and its application in lakes, tanks and continuous flow systems for public water distribution.
1. Vorhabenziel CarboLifeCycle stellt einen innovativen Beitrag zur Erforschung der anwendungsbezogenen Sicherheit von CNT dar, in dem deren Einbindung in Komposite und die Freisetzung bei Verwendung und Entsorgung dieser Materialien untersucht wird. Damit ist das Hauptziel des Projekts, wichtige Aspekte für eine spätere Life Cycle Analyse beizutragen, klar abgegrenzt vom Projekt CarboSafe und behandelt neue, relevante Forschungsaspekte. 2. Arbeitsplanung BTS ist an den folgenden Teilprojekten federführend beteiligt: AP 2.1.1 Kompositdegradation durch Bewitterung. AP 2.2 Charakterisierung degradierter Kompositoberflächen. Weiterhin ist BTS an folgenden AP beteiligt: AP 1.1 Auswahl und Charakterisierung zu compoundierender CNT-Ausgangsmaterialien, AP 1.4 Herstellung von 14C-CNT-haltigen Komposit, AP 2.1.3 Thermische Kompositdegradation bei thermogravimetrischer Analyse im Hinblick auf CNT-Freisetzung, AP 2.3 Arbeitsplatzmessungen bei der Verwendung und Entsorgung von CNT-haltigen Kompositen, AP 2.4 Sicherheit von CNT-haltigen Produkten in Langzeit-Ökotoxizitätstests
Das Projekt SUBAMA beschäftigt sich mit der Entwicklung und dem Einsatz von Superkondensatoren auf Basis hoch leitfähiger nanostrukturierter mehrwandiger Kohlenstoffnanoröhren(MWCNT)-Substrate und Metalloxiden (z. Bsp. Mangandioxid). Durch die Eigenschaftskombination gilt es, die theoretisch hohen Kapazitäten der Metalloxide effektiv auszuschöpfen. Derartige Systeme sollen mit bestehenden Superkondensatoren konkurrieren können. Die eingesetzten Materialien, wie Mangandioxid, sind nicht nur kostengünstig, sondern auch unbedenklich und gut verfügbar. Als Herstellungsmethoden für die MWCNT-Elektroden wird die elektrophoretische Abscheidung (kurz EPD) und die chemische Gasphasenabscheidung (kurz CVD) eingesetzt. Für die Modifizierung der Elektroden mit Metalloxiden werden die elektrolytische Abscheidung (kurz ECD) und Gasphasenprozesse angewendet. Die Kombination dieser Methoden erlaubt es, ein effektives und kostengünstiges technologisches Konzept für die Herstellung der Superkondensatoren zu entwickeln und zu bewerten. Die Arbeitsplanung gliedert sich in 6 Schwerpunkte. Der erste Schwerpunkt umfasst die Elektrodenherstellung im Labormaßstab mittels Elektrophorese und chemischer Dampfphasenabscheidung. Der zweite Schwerpunkt beschäftigt sich mit der Modifizierung der hergestellten Elektroden über die Beschichtung mit Metalloxiden, um den pseudokapazitiven Anteil zu steigern. Dazu werden die elektrolytische Abscheidung und die Gasphasenprozesse betrachtet. Der dritte und vierte Schwerpunkt umfasst die Optimierung der Metalloxide (z. Bsp. Pulse Plating), die Charakterisierung sowie die Abscheidung aus nichtwässrigen Elektrolyten und dem Einsatz von nichtwässrigen Systemen. Die Schwerpunkte 5 und 6 beschäftigen sich im Kern mit der Zellfertigung und dem Einsatz der optimierten Elektroden sowie den Aufbau eines Prototypen.